Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorBaşlamışlı, S. Çağlar
dc.contributor.authorİnce, Bayramcan
dc.date.accessioned2019-10-21T11:55:52Z
dc.date.issued2019
dc.date.submitted2019-06-20
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/9289
dc.description.abstractWithin the scope of this thesis, based on results based on intensive data collection and simulation activities related to municipal buses serving the city of Ankara, a research study about the analysis of potential fuel savings, that could be provided if municipalities and the Ministry of Transport used electric and/or hybrid vehicles instead of vehicles with internal combustion engines, has been carried out. In other words, the amount of fuel savings has theoretically been calculated by transforming the existing vehicles to either electric or hybrid vehicles and by optimizing their energy management algorithms (according to the driving cycles obtained during the thesis). Original methods were developed to determine driving cycles for the different cities of our country and were used in the subsequent hybridization analyses.For the above mentioned purposes, powertrain and vehicle dynamics models of aforementioned vehicles were established in the virtual environment. The algorithms of the energy management systems of the electric/hybrid vehicles have been investigated from the literature and analyses have been carried out to determine the benefits of advanced methods such as the Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS) based methods compared to simpler rule based methods. In particular, an original method based on adaptive- ECMS, which consists in scheduling control parameters according to the real–time driving cycle has been developed. By using this method, it was found that fuel consumption savings up to 50% fuel consumption were possible. Within the scope of the method, the parameters of the energy management system were adapted to the traffic density information provided by the vehicle tracking system. In other words, in the virtual environment, the speed time graph for the road segment where the ego vehicle is about to travel is predicted theoretically, using the vehicle tracking system data of vehicles that travelled on the same road segment in the recent past. Thereby, the calibration of the hybrid energy system algorithms is made possible by using driving cycles calculated for the road segment under interest. In the final stage of the thesis, a three–wheeled parallel hybrid vehicle with electric hub motors at the front wheels and an internal combustion engine driven rear wheel has been constructed. The hybrid energy management system algorithms designed during the theoretical stages of the thesis, have been coded to the vehicle control computer of this vehicle. Speed – time data have been collected in the Hacettepe University campus and a simplified driving cycle has been obtained according to the data. In order to carry out controlled experiments, a unique test procedure has been developed on the dynamometer test setup in the Hacettepe University Automotive Laboratory. During the tests, internal combustion engine and electric hub motors (which were disassembled and mounted to a separate vehicle chassis) were made to drive dynamometer drums simultaneously. Experimental results show that ECMS can provide much more fuel savings than other methods as also shown in the theoretical stages of the thesis. Both the theoretical and practical results prove that the hybrid energy management algorithm mentioned above has a great potential in reducing fuel consumption, when the driving cycle is more or less known, which is quite valid for vehicles used in urban passanger transportation that generally have fixed routes.tr_TR
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER ÖZET 1 ABSTRACT 3 İÇİNDEKİLER 6 ŞEKİLLER DİZİNİ 10 ÇİZELGELER DİZİNİ 15 SİMGELER VE KISALTMALAR 16 1. LİTERATÜR ÖZETİ 20 1.1. Giriş 20 1.2. Elektrikli/ Hibrit Otobüs Teknolojisine Genel Bakış 21 1.2.1 Seri Hibrit Yapılandırma Örnekleri 21 1.2.2 Paralel Hibrit Yapılandırma Örnekleri 22 1.2.3 Batarya Elektrikli Otobüs (BEB) Teknolojisi 23 1.3 Elektrikli/Hibrit Otobüslerin Değerlendirilmesi 24 1.3.1. İşletme Özellikleri 24 1.3.1.1. Menzil ve Şarj Süresi 24 1.3.1.2 Altyapı 25 1.3.2 Enerji Depolama Sistemleri 25 1.4 Hibrit Araçlar için Gerçek Zamanlı Test Çalışmaları 28 1.4.1 Ayrık Akstan Hibrit Sistem Entegrasyonu 28 1.4.2. Ayrık Akstan Hibrit Platformun Sınanması 31 1.5 Sonuç 32 2. SÜRÜŞ ÇEVRİMLERİNİN OLUŞTURULMASI 34 2.1 Giriş 34 2.2 Genel Sürüş Çevrimlerinin Elde Edilme Metodolojisi 36 2.2.1 Sürüş verisi toplama tekniği 36 2.3 Şehir İçi Otobüs Sürüş Çevrimlerinin Oluşturulması ve Sınıflandırılması 43 2.3.1 Veri Toplama İşlemi 43 2.4 Sonuç 45 3. HİBRİT ARAÇ BENZETİMİ 46 3.1 Giriş 46 3.2 Araç Mimarisi 47 3.3. Yol Dirençleri 48 3.3.1 Yuvarlanma Direnci 48 3.3.2 Rüzgâr ve Yokuş Direnci 49 3.3.3 Boyuna Dinamik 49 3.4. İçten Yanmalı Motor Modeli 49 3.4.1 İYM Tork-Devir Haritası 50 3.4.2 MAN TÜRKİYE A.Ş’ye Ait Enstrümante Otobüs ile Veri Toplama Testlerinin Değerlendirilmesi ve İYM Haritasının Oluşturulması 51 3.4.2.1 Verilerin Toplanması 51 3.4.2.2. Yakıt Tüketim Haritasını Elde Etme Amaçlı Verilerin İşlenmesi 54 3.5. Elektrik Motor Modeli 56 3.6 Batarya Modeli 57 3.7 Sonuç 59 4. ŞEHİR İÇİ OTOBÜS SÜRÜŞ ÇEVRİMLERİ İÇİN UYGULANAN HİBRİT ENERJİ YÖNETİM ALGORİTMALARININ PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ 60 4.1 Giriş 60 4.2. Maksimum Batarya Doluluk Stratejisi 61 4.2.1. Yalnız Elektrik Motoru İtiş Modu 61 4.2.2. Hibrit İtiş Modu 62 4.2.3. Batarya Şarj Modu 62 4.2.4 Yalnız İçten Yanmalı Motor İtiş Modu 62 4.2.5 Yalnız Rejeneratif Fren Modu 63 4.2.6 Hibrit Fren Modu 63 4.3 Sınırlandırılmış Termostat Kontrol Stratejisi 64 4.4 Eşdeğer Enerji Minimizasyon Yöntemi (EEMY) 65 4.5 Adaptif EEMY 68 4.5.1 Adaptif EEMY Uygulaması 69 4.6. 220 Nolu Hat için Bir Hibridizasyon Önerisi 71 4.6.1 Sürüş Çevrimleri ve Operasyonel Şartlar 73 4.6.2 Sınırlandırılmış Termostat ve Maksimum Batarya Doluluk Oranı Algoritma Sonuçları 76 4.6.3 Adaptif / Adaptif Olmayan EEMY Sonuçları 81 4.7 Sonuç 86 5. PROTOTİP ARACIN TASARIMI, ÜRETİMİ VE VERİ TOPLAMA SİSTEMİNİN KURULUMU 90 5.1 Giriş 90 5.2 Çevre Birim Sistemlerinin Tanıtılması 92 5.2.1 Batarya Sistemi 92 5.2.2 Gaz Kelebeğini Kontrol Eden Servo Motorun Entegrasyonu 93 5.2.3 Veri Toplama Sistemi 95 5.2.3.1 Dinamometre Tanıtımı 95 5.2.3.2 dSPACE MicroAutoBox II Mikro Denetleyici 97 5.2.3.3 İçten Yanmalı Motora ait Sensör ve Donanım Bilgisi 100 5.2.3.4 Elektrik Motora ait Sensör ve Donanım Bilgisi 103 5.2.3.5 Batarya Yönetim Sistemi 106 5.3 CVT Haritasının Oluşturulması 110 5.3.1 Parça Ölçülerine göre CVT Oranı 110 5.3.2 Veri Toplama Yöntemiyle CVT Oranları 112 5.4 İçten Yanmalı Motor Karakterizasyon Çalışmaları 115 5.4.1 Tork Haritasının Oluşturulması 115 5.4.2 İçten Yanmalı Motor Yakıt Tüketim Haritasının Oluşturulması 117 5.5 Elektrik Motor Karakterizasyon Çalışmaları 120 5.5.1 Elektromekanik Tozlu Fren Dinamometre Testleri 122 5.6 Sonuç 124 6. SANAL ORTAMDA PROTOTİP HİBRİT ARAÇ BENZETİMİ 125 6.1 Giriş 125 6.2 Araç Modeli 125 6.2.1 İçten Yanmalı Motor ve CVT 127 6.2.2 Elektrik Motor 130 6.2.3 Batarya Modeli 132 6.3 Tambur Modeli 132 6.4 Benzetim Sonuçları 135 6.5 Sonuç 142 7. DİNAMOMETRE TESTLERİYLE HİBRİT ENERJİ YÖNETİM ALGORİTMALARININ PERFORMANS TESPİTİ 143 7.1 Giriş 143 7.2 Basitleştirilmiş Hacettepe Kampüs-Sürüş Çevirimi 144 7.3 Hibrit Enerji Yönetim Algoritmalarının Gerçek Zamanlı Donanıma Gömülmesi 145 7.4 Deney Sonuçları 147 7.5 Sonuç 153 8. TARTIŞMA VE SONUÇ 154 8.1 Bulguların Tartışılması ve Sonuç 154 8.2 Gelecek Çalışmalar için Öneriler 155 KAYNAKLAR 158 EKLER 164 EK A- Prototip Araç Tasarım ve Üretim Aşamaları 164 EK B - Tezden Türetilmiş Yayınlar 184 EK C - Tezden Türetilmiş Bildiriler 185 ÖZGEÇMİŞ 188tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectElektrikli taşıt
dc.subjectHibrit taşıt
dc.subjectEnerji yönetim sistemi
dc.subjectEşdeğer enerji minimizasyon yöntemi
dc.subject.lcshKonu Başlıkları Listesi::Teknoloji. Mühendisliktr_TR
dc.titleHibrit Enerji Yönetim Sistemi Algoritmalarının Paralel Hibrit Araçlarda Analizi ve Dinamometre Testleriyle Doğrulanmasıtr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetSunulan tez kapsamında, Ankara içinde yolcu taşımacılığında görev yapan belediye otobüsleri üzerinden yoğun veri toplama ve simülasyon faaliyetlerini içeren analizlerin sonuçlarına dayanarak, belediyelerin ve Ulaştırma Bakanlığı’nın gelecekte içten yanmalı motora sahip taşıtlar yerine elektrikli ve/veya hibrit taşıtların kullanması halinde, sağlanabilecek yakıt tasarrufunun analizine yönelik bir araştırma yapılmıştır. Başka bir deyişle, mevcut taşıtların ya elektrikli araca ya da hibrit araca dönüşümü yapılarak ve bunların enerji yönetim algoritmalarını (çalışma esnasında elde edilme yöntemi çözümlenen sürüş çevrimlerine göre) optimize etmek suretiyle, teorik olarak, ne kadar yakıt tasarrufu yapılabileceği hesaplanmıştır. Çalışma esnasında, özgün bir yöntemle, araç takip sistemi verileri kullanılarak ülkemizin farklı şehirleri için geçerli sürüş çevrimlerinin (driving cycle) belirlenmesinde kullanılabilecek yöntemler geliştirilmiş ve sonrasında bu yöntemler hibritleştirme analizinde kullanılmıştır. Üstteki amaçlar doğrultusunda, bahsi geçen taşıtların güç dizini ve taşıt dinamiği modelleri sanal ortamda kurulmuştur. Elektrik-hibrit taşıtların enerji yönetim sistemlerinin algoritmaları literatürden araştırılmış ve özellikle Eşdeğer Enerji Minimizasyon Yöntemi (EEMY) daha basit olan kural tabanlı yöntemlere göre ne miktarda fayda sağlayacağı konusunda analizler yürütülmüştür. Özellikle EEMY’nin gerçek zamanlı sürüş çevrimine göre güncellenmesi tabanlı özgün bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem kullanılarak % 50’ye varan yakıt tüketimi tasarrufu yapmanın mümkün olduğu tespit edilmiştir. Yöntem kapsamında, araç takip sistemlerinin kullanımı ile enerji yönetim sistemi parametrelerinin trafik yoğunluk bilgisine göre uyarlanması sağlanmıştır. Başka bir deyişle, sanal ortamda, trafiğe yeni katılan bir aracın, teorik olarak bulunduğu yol segmenti için hız zaman grafiğinin ne şekilde olacağı, yakın geçmişte bu yol segmentinde seyahat etmiş araçların araç takip sistemi verileri kullanılarak enerji sarfiyatı en aza indirilmiştir. Dolayısıyla, sürüş çevrimleri kullanılarak elde edilmiş algoritmaların kalibrasyonunu araç rotası için yapılmıştır. Çalışmanın son aşamasında üç tekerlekli, ön tekerlekleri elektrikli jant motorlu, arka tekerleği içten yanmalı motor tahrikli, paralel hibrit mimariye sahip bir taşıt üretilmiştir. Bu taşıtın taşıt kontrol bilgisayarına tezin teorik aşamaları esnasında tasarlanan hibrit enerji yönetim algoritmaları kodlanmıştır. Hacettepe kampüsünde hız-zaman verileri toplanmıştır. Elde edilen verilerden basitleştirilmiş bir sürüş çevrimi türetilmiştir. Kontrollü deneylerin yapılabilmesi adına Hacettepe Üniversitesi Otomotiv Laboratuvarında bulunan dinamometre deney düzeneği üzerinde özgün bir test prosedürü geliştirilmiştir. Test esnasında içten yanmalı motorun ve elektrikli jant motorlarının (sökülüp paralel bir araca monte edilerek) dinamometre tamburlarının eş zamanlı olarak tahrik etmesi mümkün kılınmıştır. Deneysel sonuçlar, tezin teorik aşamalarında da gösterildiği gibi, hibrit taşıtların kullanılması halinde, EEMY’nin, diğer yöntemlere göre, çok daha fazla yakıt tasarrufu sağlayabildiğini göstermektedir. Hem teorik hem de pratik sonuçlar sürüş çevrimi hakkında bilgi sahibi olunduğunda (ki bu şehir için yolcu taşımacılığında kullanılan taşıtlar için son derece geçerlidir), üstte bahsi geçen hibrit enerji yönetim algoritmasının yakıt tüketimini azaltmada büyük potansiyeli olduğunu kanıtlamaktadır.tr_TR
dc.contributor.departmentMakine Mühendisliğitr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR
dc.embargo.lift2019-10-21T11:55:52Z


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster